大電流連接器的案例
高壓大電流連接器的載流能力評估 -溫升仿真 ￥50
應用在新能源領域的高壓電氣連接系統，由線纜、連接器、銅/鋁排組成。其中，搭接部分的連接器，是產品載流能力的瓶頸點，其本身的載流能力決定整個系統的載流能力。
目前行業應用的高壓大電流連接器，涵蓋40A~500A的載流要求。如何在設計之初就能準確評估產品的載流能力（即評估其溫升能力），是連接器行業亟需解決的技術難題。本文針對載流能力設置為200A的載高壓連接器進行詳細的電流溫升仿真，計算此連接器在各種電流載荷下的溫升數據，與實驗溫升結果一一對應，可知此評估方式可靠、準確。
采用CAE仿真工具，可以得出較精確的溫升分析結果。
下面的例子是電動乘用車中應用的載流能力最高等級-200A高壓大電流連接器，對其進行載流能力仿真，并與測試結果進行了詳細對比。
溫升仿真的CAE模型
核心端子處的電流密度分布圖
核心端子處的溫度分布云圖
展開 大電流金屬連接器在新能源汽車領域應用分析
對于金屬連接器，我們經常會看見在一些通訊、醫療等高頻電子行業看見用于信號傳遞；當然工業上、軌道交通等行業也用了大量的金屬連接器；我最早的接觸也是源于工業的金屬連接器,金屬連接器按照形狀可以分為 圓形、矩形；按照頻率可以分為高頻和低頻；
當然本文主要看電動汽車行業上金屬大電流連接器的應用，目前國內在主流的市場（乘用車市場）選擇更多的傾向于塑料的連接器，因其產品重量輕，成本較低等綜合因素，其實往后兩年成本會是決定性因素，但是不是意味金屬連接器就沒有任何市場，當然不是；金屬連接器在大電流（個人認為300安培以上）
的傳導上與塑料相比有四個非常卓越的優點：
優秀的屏蔽性能
良好的散熱能力
較強的耐環境性能
安裝界面尺寸更小（同等級塑料產品）
優秀的屏蔽性能
隨著新能源汽車的發展，越來越復雜越來越多的電氣功能的堆積，整車的屏蔽性能要求也越來越高，對于高壓系統而言，線束的布置基本上可以設計合理，而高壓線束的電纜本身的屏蔽層的覆蓋率也已經普遍可以超過85%，對于這個系統的連接點的高壓連接器，其屏蔽性能的好壞就非常的重要，如果說屏蔽是一個由面到點的考量，那么高壓連接器的屏蔽性能就是這個非常重要的點；
對于塑料級的連接器，我們通常會采用金屬屏蔽罩的方式進行360°的連續屏蔽傳導（上篇文章中有詳細聊過屏蔽罩的設計及材料等內容）；而對于金屬連接器而言，其通過自身的本體就可以進行直接傳導，而且風險更低，屏蔽電阻也會更?。话凑沾蟊婓w系的標準要求，在整個產品的生命周期內，屏蔽連接的接觸電阻＜10mΩ，現在行業內，大家普遍的要求＜5mΩ；個人認為目前塑料連接器的屏蔽罩本身的屏蔽性能已經做的非常好了，更多的是要考慮在極端情況下的影響，以及是否還能保證屏蔽的連續性；
散熱能力
大電流的連接器傳導
展開 密封設計的優化和評估 ￥10
摘要：現在高壓大電流連接器因為應用環境的惡劣，防水防塵功能算是基本的標準要求。要求低一點有IP65、IP67,要求高一點則需要達到IP68、IP6K9K；如何在復雜的設計中保證密封性能，且保證長期使用或長期環境測試后，依舊能保持對應的密封等級，是目前的密封設計難題。本文采用仿真與實驗結合的方法，找出了一條密封設計優化和評估方法，經實踐驗證，此為可靠的密封設計方法。
關鍵詞：密封，防水，老化
1 密封設計的現狀：
傳統的密封設計方法有打膠水，超聲，二次注塑，注塑鑲件和采用密封件。由于高壓大電流連接器普遍有在環境測試（熱老化、熱沖擊、溫濕循環和振動）后，防水防塵功能依舊保持原來標準的嚴苛要求，故打膠水，超聲、二次注塑這種受時間和溫度影響嚴重的傳統設計方法，基本都不能滿足此類要求。在高壓大電流連接器的防水設計中，普遍采用的是橡膠類密封圈進行密封設計。
因為結構可靠性問題，目前高壓大電流連接的密封設計基本都是選用異形橡膠。傳統簡單的密封性能評估方法主要針對的是結構簡單的O型圈，已經無法滿足復雜多變的異形橡膠情況，簡而言之，就是無法采用之前的方法進行密封圈密封效果的評估，目前大部分廠家設計都是依靠經驗和實驗來確認密封圈設計，費時費事費錢。
1 密封的標準要求：
關于防水要求，IEC60529中詳細規定了各個級別的防護等級具體要求。高壓大電流連接器，最基本的防水要求是IP65，一般的要求是IP67，延伸的要求有IP68和IP6K9K。
其中，IP65針對防水的要求是低壓力型的噴射，IP67要求的是一米水深下為時半個小時的浸泡，而IP68針對的是更深的水深、更長的浸泡時間，具體的標準主要由使用方根據自身的使用環境來確定，目前有一米水深24小時或48小時。
展開 溫升分析教程及文章（電子連接器及銅排） ￥80
電子器件在工作時，通過的電流在接觸點處產生熱量，導致溫度上升，此即為電子連接器的溫升。一般的消費電子連接器的大電流的連接器必須考慮溫度上升效應，通常要求在30攝氏度以下；對于應用于新能源行業的大電流連接器或銅排，通常要求溫升在55攝氏度以下。
溫升是由于電流產生的熱，導致的整體產品溫度上升。此類仿真涉及到電、熱兩個物理場。需要采用電熱耦合分析模塊。
以下收費內容包括：銅排&連接器的溫升仿真案例教程（150A），以及電子連接器溫升仿真的文章。
展開 
連接器的三大基本性能
由于數字技術的發展，為了連接和傳輸高速數字脈沖信號，出現了一類新型的連接器即高速信號連接器，相應地，在電氣性能方面，除特性阻抗外，還出現了一些新的電氣指標，如串擾滯等。
3．環境性能 常見的環境性能包括耐溫、耐濕、振動和沖擊等。
① 耐溫 目前連接器的最高工作溫度為200℃，最低溫度為-65℃。由于連接器工作時，電流在接觸點處產生熱量，導致溫升，因此一般認為工作溫度應等于環境溫度與接點溫升之和。在某些規范中，明確規定了連接器在額定工作電流下容許的最高溫升。
② 耐濕潮氣的侵入會影響連接h絕緣性能，并銹蝕金屬零件。恒定濕熱試驗條件為相對濕度90%~95%、溫度+40±20℃，試驗時間按產品規定，最少為96小時。交變濕熱試驗則更嚴苛。
③ 耐鹽霧 連接器在含有潮氣和鹽分的環境中工作時，其金屬結構件、接觸件表面處理層有可能產生電化腐蝕，影響連接器的物理和電氣性能。為了評價電連接器耐受這種環境的能力，規定了鹽霧試驗。它是將連接器懸掛在溫度受控的試驗箱內，形成鹽霧大氣，其暴露時間由產品規范規定，至少為48小時。
④ 振動和沖擊 耐振動和沖擊是電連接器的重要性能，它是檢驗電連接器機械結構的堅固性和電接觸可靠性的重要指標。在有關的試驗方法中都有明確的規定。沖擊試驗中應規定峰值加速度、以及電氣連續性中斷的時間。
展開 LED驅動器原廠VK16K33AA SSOP28點陣數顯驅動芯片/大電流數碼管驅動
? 封裝
SSOP28(150mil) (9.9mm x 3.9mm PP=0.635mm)
內存映射的LED控制器及驅動器
VK16D32 3.0～5.5V 驅動點陣：96 共陰驅動：8段12位 共陽驅動：--- 通訊接口：SCL/SDA 靜態
電流/待機電流：＜1mA＜10μA 按鍵：--- 封裝：SSOP24 恒流驅動
VK16D33 3.0～5.5V 驅動點陣：128 共陰驅動：8段16位 共陽驅動：--- 通訊接口：SCL/SDA 靜態
電流/待機電流：＜1mA＜10μA 按鍵：--- 封裝：SOP28 恒流驅動
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VK16K33A 3.0～5.5V 驅動點陣：128 共陰驅動：16段8位； 共陽驅動：8段16位 通訊接口：SCL/SDA
靜態電流/待機電流：typ.1mA/1μA 按鍵：13*3 封裝：SOP28 驅動電流大，適合高亮顯示場合
VK16K33AA 3.0～5.5V 驅動點陣：128 共陰驅動：16段8位； 共陽驅動：8段16位 通訊接口：SCL/SDA
靜態電流/待機電流：typ.1mA/1μA 按鍵：13*3 封裝：SSOP28 驅動電流大，適合高亮顯示場合
VK16K33B 3.0～5.5V 驅動點陣：96 共陰驅動：12段8位； 共陽驅動：8段12位 通訊接口：SCL/SDA
靜態電流/待機電流：typ.1mA/1μA 按鍵：10*3 封裝：SOP24 驅動電流大，適合高亮顯示場合
VK16K33BA 3.0～5.5V 驅動點陣
展開 VK16K33B SOP24LED數顯芯片/點陣數碼管顯示驅動/大電流數顯IC/數顯驅動器原廠
：13*3 封裝：SOP28 驅動電流大，適合高亮顯示場合
VK16K33AA 3.0～5.5V 驅動點陣：128 共陰驅動：16段8位； 共陽驅動：8段16位 通訊接口：SCL/SDA
靜態電流/待機電流：typ.1mA/1μA 按鍵：13*3 封裝：SSOP28 驅動電流大，適合高亮顯示場合
VK16K33B 3.0～5.5V 驅動點陣：96 共陰驅動：12段8位； 共陽驅動：8段12位 通訊接口：SCL/SDA
靜態電流/待機電流：typ.1mA/1μA 按鍵：10*3 封裝：SOP24 驅動電流大，適合高亮顯示場合
VK16K33BA 3.0～5.5V 驅動點陣：96 共陰驅動：12段8位； 共陽驅動：8段12位 通訊接口：SCL/SDA
靜態電流/待機電流：typ.1mA/1μA 按鍵：10*3 封裝：SSOP24 驅動電流大，適合高亮顯示場合
VK16K33C 3.0～5.5V 驅動點陣：64 共陰驅動：8段8位； 共陽驅動：8段8位 通訊接口：SCL/SDA
靜態電流/待機電流：typ.1mA/1μA 按鍵：8*3 封裝：SOP20 驅動電流大，適合高亮顯示場合
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VK1640 3.0～5.5V 驅動點陣：128 共陰驅動：8段16位 共陽驅動：16段8位 通訊接口：CLK/DIN
靜態電流/待機電流：＜0.1mA/-- 按鍵：--- 封裝：SOP28
VK1640A 3.0～5.5V 驅動點陣：128 共陰驅動：8段16位 共陽驅動：16段8位 通訊接口：CLK
展開 電子連接器溫升仿真
此案例是早年間做的一個電子連接器的溫升仿真。
假定電子連接器是由不同材料組成的一個整體。具體傳熱流程見下流程圖。最后得出的金屬外殼的溫度上升度即電子連接器的溫升。
30PIN電子連接器溫升案例：
有三種載荷情況：
載荷1：4-pin上施加3A的電流，其它26-pin施加0.5A的電流
載荷2：4-pin上施加2.5A的電流，其它26-pin施加0.5A的電流
載荷3：4-pin上施加2A的電流，其它26-pin施加0.5A的電流
算出的結果如下：
與試驗結果對比表如下：
誤差分析：
載荷1=(27.103-26.683)/27.103=1.55%
載荷2=(24.959-24.233)/24.233=3%
載荷3=(23.973-19.179)/23.973=20%
總結：低電流的電子連接器溫升仿真很容易實現，但是需要注意的是因為低電流的電子連接器發熱較低，其在測試過程中的自然對流系數會比大電流連接器要小一些。
展開 防塵蓋塑料彈片的設計仿真
此項目為仿真一個高壓大電流連接器防塵蓋的機械結構。模擬其插入插座及拔出的過程，進而得到其插拔壽命和保持力。
原始模型見下圖，我們對初始模型進行簡化，以獲取合適的仿真模型。
插入過程模型
拔出過程模型
從仿真結果可知，在插入過程中，最大應力為35MPA，發生了圓角位置，而PA66+25GF此型號的拉伸強度為130MPA，因此這個塑料彈片設計的力學結構方面毫無問題。
在拔出過程中，塑料彈片最大應力發生在缺口部位的圓角位置，其他部分的應力都在96MPA以下。彈片的在拔出過程中需要下壓1.188mm。根據經驗推算，此塑料彈片的拔出壽命應該可以超過1000次。
需要的拔出力為2*5.8316=11.6632N。
總結：此塑料方程蓋的彈片設計基本滿足要求。
展開 新能源供應鏈高壓線束值得關注
3.1 低壓線束提升自動化水平提升毛利率
汽車低壓線束車型差異較大的自身特性，70%人工制成導致了較低的毛利率和生產效率，未來的發展方向則是尋求定制化中標準化的部分，以及線纜預處理和預裝的過程，不斷提升自動化水平，提升效率與毛利率。
? 業內一如萊尼，總裝線嘗試了工站與線板同時進行的方式提升效率。
二如昆山滬光，在來料入庫、零部件出庫上線、小線預組裝等環節嘗試自動化生產，提升生產效率方面取得了不錯的進展。
3.2 高壓線束規?；蚓€束廠集中、輕量化嘗試
目前高壓線束生產廠商多而雜，線束廠與零部件廠商都參與小批量生產，未來的發展方向則是規模化效應后向線束廠集中的趨勢，對于產品的毛利及質量都是提升。
線束輕量化也是目前各大車廠在嘗試的一個方向，線束的主要重量在于線纜的銅材，如何合理的選擇線纜應用以及鋁導線的應用是未來輕量化的課題之一。
3.3 高壓連接器體系化發展提升競爭力
國外廠商只有泰科電子高壓連接器研發投入早，產品已成體系，但是國產化還在進行當中，價格較貴；國內廠商在新能源車發展初期利用其他行業高壓大電流連接器應用于汽車，迅速搶占了市場占得了先機，下一步要做的就是逐步的把新能源汽車高壓連接器做成完整的產品系列，從小電流到大電流、從單針到多針、從直角到90度連接，各種產品線做完全，一方面提升自身的競爭力，另一方面加強了與整車廠的綁定關系。
展開 高壓連接器的內接觸結構
1 雙螺旋及線簧接觸結構
安費諾在電動車以及混合動力車中電機控制、電機驅動等部位中的大電流連接器的接觸結構解決方案是采用雙螺旋結構 （圖1），接觸面積達到65%，具有低插拔力和高可靠性，工作電壓可達到630 V，額定電流455 A，具有比較高的過載能力，機械壽命大于500次，是目前在電動車高壓連接領域流行的內接觸結構之一。而羅森伯格采用的線簧接觸系統 （圖2）能夠實現超過40個接觸點，載流能力高，節省空間，接觸電阻和插拔力低。
圖1 雙螺旋結構
圖2 線簧接觸結構
2 多孔耐磨結構
我們開發的一種電動車高壓連接器多孔耐磨 內接觸 環 ， 包 括 多孔彈性內接觸環 （圖3）、表面鍍層。多孔彈性接觸環的壁厚為0.5 mm、口內徑為8 mm，長19 mm的高彈性銅鎳硅合金開口管。管呈弧形中間下凹，中間內徑5mm，管壁交錯均勻分布直徑為1.5 mm的孔，管沿軸方向有一條線縫，縫寬度控制在0.5 mm以內。表面鍍層為AgCu、AgSb、AgPd、AuAg合金的一種，厚度為0.5~2.0μs。
展開 
汽車智能化浪潮下，車載連接器如何助力企業發展？
▲上海慕尼黑電子展 精益達展位
深耕汽車市場，高速連接器加速汽車智能化
作為一家十多年專注于汽車連接器研發的企業，精益達以車載連接器為發展主軸，研發出了大電流高壓連接器、車載高頻射頻連接器、防水汽車連接器等，其中包括Mini-Fakra四合一連接器系列、HSL連接器系列、Fakra 防水系列、EPS電機驅動連接器等產品，目前廣泛應用于本田、傳祺、比亞迪、華為問界等車型。
今年，精益達繼續發力汽車領域，研發了多款車載連接器以及汽車線束線材。
“我們開發了多款用于電機驅動及車載雷達的汽車EPS電機驅動插座、MINIFAKRA、HMTD等車載連接器，這些產品基本上已進入量產階段。在汽車線束方面，精益達嚴格遵循行業標準與客戶需求，致力于汽車線材的開發加工，為全球前裝車機市場提供了專業技術和高品質產品服務?！边_永恒介紹到。
正謂“精益求精，通權達變”。從電動化到智能化，精益達不斷順應新能源汽車的發展趨勢，近兩年逐漸將重心轉移到火熱的智能汽車應用市場上，進行高速連接器的開發與制造。
目前，我國新能源汽車的智能化應用進程主要處于智能駕駛/自動駕駛、智能座艙、智能網聯階段。
在自動駕駛應用方面，我國的量產車型普遍處于L2級輔助駕駛階段。
展開 大眾MEB平臺高壓部件解析（電池、連接器、高壓線、充電座、動力系統）文末領取原文檔
在面對全球汽車行業電動化的革命下，大眾規劃了3大電動平臺，從大眾發布的結構戰略圖可以看出，2019年開始推出第一波基于MEB (Modular Electric Toolkit)的電動汽車，2021年開始推出第二波基于PPE(Premium Platform Electric),中長期推出基于SPE (Sports Platform Electric)的產品。
MEB本質上是和MQB相同的平臺策略，但適用于電動汽車。它有能力支撐ID緊湊型汽車（大眾也稱為“ Neo”）和ID Crozz SUV，到基于ID Vizzion概念的轎車，再到純電VW的大眾面包車。
ID.4高壓部件布置圖示
ID.4高壓線束及連接器設計亮點分析
1.高壓連接器采用非屏蔽高壓線束及連接器，
得益于高壓電氣部件EMC性能的提升，特別是電機控制器，ID.4高壓線束采用非屏蔽高壓線束和非屏蔽的連接器，使連接器設計更簡單、小型，目前大多數車型為了避免高壓線束傳導輻射均采用屏蔽線束和屏蔽連接器，ID.4從發射源著手解決了此問題。
2.采用IPXXB防護等級的連接器，取消連接器高壓互鎖回路
，GB18384對電動汽車人員防觸電有以下要求，正是因為實現防觸指功能，達到高壓安全要求取消互鎖回路
3.均采用快插結構，不適用螺栓固定結構。
4.大電流連接器采用片式端子
ID.4高壓電路設計亮點分析
取消配電盒或者配電接口，直接在線路中使用分線連接器進行分支供電。
以線束路徑最短的原則，后端高壓部件進行互聯，前端高壓線束進行互聯,以下為供電原理圖。
展開 【轉】航天電連接器的可靠性分析
⑤端接方式：焊接、壓接、繞接、刺破連接、螺釘連接等。
⑥結構形式：接觸件的可拆卸性、接觸件的種類和結構形式等。
⑦連接、鎖緊方式：卡口式、直插式式、螺紋連接式、中心螺紋桿式等。
⑧安裝方式：面板式、電纜式、螺母式、穿墻式等。
⑨操作適宜性：操作空間大小、防誤操作結構、連接到位指示等。
⑩尾部附件形式。
⑾外形尺寸。
⑿應根據在整機系統中的作用和地位，選擇適宜的質量等級。
⒀界面型譜的選擇。應根據實際使用的芯數，查取接觸件額定電流下降Q值（見表1）。
表1 接觸件額定電流下降Q值表
根據接觸件承載電流通過以下公式計算接觸件額定電流
單個接觸件額定電流≥單個接觸件承載電流／（1-Q） (1)
再根據計算出的接觸件額定電流值查出接觸件插配直徑（見表2）。
表2 接觸件插配直徑表
最后選擇所需要的電連接器型譜。注意應使電纜線芯與接觸件接線孔直徑匹配，避免過粗的線芯損傷接觸件端接處。
(2)貯存可靠性
貯存環境的溫度、濕度、清潔度和腐蝕性氣體都將影響電連接器的性能參數，特別是濕度對絕緣電阻尤為敏感。如H2S、SO2等氣體，會使接觸件鍍層表面生成一層氧化物或硫化物絕緣膜，在潮濕環境中反應速度更快，生成更厚的絕緣膜，嚴重影響電連接器的接觸可靠性。為此，對航天等高可靠電連接器的貯存環境條件要求十分嚴格。特別是經二次篩選的電連接器，必須十分重視貯存環境條件。根據QJ2227“航天用電子元器件貯存和超期復驗要求”，電連接器的貯存環境條件分為三類，見表3。
表3 貯存環境條件分類表
(3)安裝可靠性
安裝人員應首先了解電連接器的技術特性，不得過負荷、過應力使用，應按操作使用方法正確連接和分離，避免燒壞或損傷電連接器。連接前檢查是否存在多余物，是否有外殼銹蝕、針孔異樣、鎖緊機構不靈活等現象，避免尾罩受力松動和電纜線芯受力損傷。
展開 連接器的可靠性與質量問題分析
電連接器及其組件是產品重要的接口元件，尤其針對復雜系統而言，如航天系統，電連接器散布在各個系統和部位，負責著信號和能量的傳輸。其連接好壞，直接關系到整個系統的安全可靠運行。由電連接器互連組成各種電路，從高頻到低頻、從圓形到矩形、從通過上百安培的大電流連接器到通過微弱信號的高密度連接器、從普通印制板連接器到快速分離脫落等特種連接器，電連接器質量與可靠性也有自身的”江湖“，不能忽視。
產品質量是指產品能夠滿足使用要求所具有的屬性，即適用性。無論簡單的產品，還是復雜的產品，都可把適用性或用戶的要求歸納為六個基本目標；即技術性能、可靠性、安全性、適應性、經濟性和時間性。表 1 列出了電連接器產品質量特性的要求內容。
表 1 電連接器產品質量特性的要求內容
電連接器產品質量一致性，可理解為這六個質量特性波動性的大小程度。波動性小、一致性好，使用可靠性高。反之，波動性大、一致性差，使用可靠性低。可靠性是表征電連接器產品質量的重要特性之一。它是指產品在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的能力。在這個定義里，所謂規定條件，包括產品所處的環境條件、負載大小、工作方式和使用方法等。
上述六項波動因素在不同的條件下，對產品質量的影響亦不同。作為質量管理的主要任務之一，就是要穩定由于偶然性原因造成的隨機波動或誤差，消除由于異常原因造成的系統波動或誤差。
電連接器技術性能指標和可靠性指標既有聯系又有區別。產品不可靠，技術性能再先進也得不到發揮；反之、若技術性能十分低劣，產品的可靠性也就無從談起。同一電連接器產品依據不同標準檢驗，由于技術指標規定值的不同，會有不同的可靠性評價結果。低標準判為可靠的產品，按高標準評價可判為不可靠。一般情況下，連接器產品使用溫度越高、額定負載越大，可靠性就越低。
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